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塑料污染已突破地球安全边界

已有 1225 次阅读 2023-5-25 15:15 |个人分类:ESG可持续发展|系统分类:科研笔记

前几天看到一篇瑞典斯德哥尔摩环境研究所发在SCI一区的文章[1],认为由于产量和排放量的增长速度过快,新型实体(Novel entities)已经超出了地球安全边界,可能会产生大规模影响,威胁地球系统进程的完整性。建议采取紧急行动,通过减少新型实体的生产和释放来减少与越界相关的危害,并指出即使如此,许多新实体的持续存在和/或其相关影响仍将继续构成威胁。

 

危言耸听的论文看得多了,先梳理一下逻辑看看。

 

1. 新型实体(novel entities)的提出

2009年,瑞典斯德哥尔摩恢复力中心(Stockholm Resilience Centre)在《Nature》发表论文《A safe operating space for humanity》,提出了九个威胁人类在地球上生存的环境问题(又称九大地球边界),如下图所示,分别是:

(1)生物多样性丧失(已超限)

(2)干扰氮磷循环(已超限)

(3)气候变化(已超限)

(4)平流层臭氧消耗

(5)海洋酸化

(6)全球淡水使用

(7)陆地系统变化

(8)化学污染(未定量)

(9)大气气溶胶负荷(未定量)

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地球边界概念背后的科学原理是,地球的气候稳定性和生态系统韧性是动态生物物理相互作用的结果,近10000年来都是如此;现在人类活动从根本上改变了这种相互作用,人类活动越深入,地球越远离平稳状态,发生大规模不可逆转变化的风险就越高。

2015年,化学污染被重新命名为新型实体(NE,novel entities),定义为新物质、现有物质的新形式和改良的生命形式,包括"地球系统以前不知道的化学品、其他新型工程材料、有机体以及人为活动调动的重金属等自然元素。这些新型实体表现出持久性、跨尺度的流动性以及随后在生物体和环境中的广泛分布和积累,以及对重要的地球系统过程或子系统的潜在负面影响,在全球受到一级关注。

其中,塑料作为降解缓慢(P,persistent)、并在环境中积累(B,bioaccumulative)的合成化学品,成为重点关注的NE-PB问题。

 

2. 新型实体问题的严重性

化学工业是全球第二大制造业。自1950年以来,全球产量增加了50倍,并且仍在持续增长中。2017年,全球新型实体的原料开采量约为920亿吨,预计到2060年将达到1900亿吨。全球市场上估计有350000种化学品或化学品混合物。许多化学品(近30000种)在新兴经济体注册和使用,这些国家的化学品生产迅速增长,但化学品管理和处置能力往往有限。

塑料除了新型实体外还会影响另外两个地球边界,其整个生产周期都会对气候产生影响,也给生物多样性的保持增加了压力,比如缠绕或摄入等。全球塑料产量从2000年到2015年增长了79%,预计到2050年全球累计产率将增加2倍,达到330亿吨。4%的化石原料用于生产塑料,近99%的塑料原料为化石原料。

化学品产量的趋势接近地球系统的总化学负荷,尽管我们缺乏对大量化学品所造成的潜在不利影响的认识,而且关于环境中蓄意和无意产生的化学混合物的数据有限。NE越来越多地出现在地球最偏远的地方,比如北冰洋的有机磷酸酯、深海和高山的微塑料颗粒等。全球生产的塑料中约有2.4%被损耗流失到环境中,其中2/3为宏观塑料(>5mm),1/3为微塑料(尺寸介于1nm和5mm)。

 

3. 安全边界

不同收入水平国家之间管理能力的巨大差异意味着,即使某些管辖区的化学品和废物管理得到改善,在其他地方,化学品的生产、使用和处置仍将缺乏或根本不存在法规和执法,因此NE继续被排放到环境中。这是一个全球性的问题,需要综合和公正的跨界解决方案来解决新实体的排放问题。

作者认为,当年度产量和排放量的增长速度超过全球评估和监测能力时,NE-PB的安全操作空间就会被超出,需要采取更多禁止式(preventive)和预警式(precautionary)的的应对措施。

要降低塑料对全球环境的影响,需要可持续的消费模式、再利用或再循环以及捕捉管理不善的塑料废物。作者建议,所有国家需要采取同样的方法,只有以与地球系统的物理和化学容量相称的速率,在全球范围内限制国家排放,才能使国家回到安全的操作空间内,为此还必须解决不公平的资源分配和富裕问题。

 

4. 笔者解读和总结

该文特别强调了塑料污染的威胁,另一类威胁巨大的新型实体则是杀虫剂,比如Posthuma等[2]调查了超过22000个欧洲水体中12000多种化学品的毒性压力,发现15种化合物解释了近99.5%的累积生态毒性压力,依次是双酚A、防老剂4020、毒死婢(pi)、蒽、八甲基环四硅氧烷、对氨基二苯胺、过氧化氢异丙苯、二苯胺、月桂醇、吡唑醚菌酯、三环锡、对苯二胺、醚菌胺、特丁硫磷和甲拌磷,几乎都是杀虫剂或杀虫剂的中间体。区别在于,杀虫剂的毒性会在数年内就消散,而塑料的危害可持续数百年。

新型实体(NE,novel entities)并非地球系统的物质,存在难降解(P,persistent)、环境迁移和环境积累(B,bioaccumulative)等问题。尽管我们知道杀虫剂和塑料等新型实体对环境是有危害的,但由于缺乏对大量化学品所造成的潜在不利影响的定量评估和监测,目前处于失控状态,可以认为NE-PB已超出安全阈值,需要在全球范围内限制排放,采取更多禁止式(preventive)和预警式(precautionary)的应对措施。

在斯德哥尔摩恢复力中心的主页[3],可以看到最新的九大地球边界情况,新型实体的风险程度已然超过了气候变化(climate change),如下图所示。

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就像人吃多了药会导致肝肾损伤,新型实体产多了会导致地球的代谢系统出问题。

杀虫剂和塑料的威胁确实不容小觑。


参考文献:

[1] https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.1c04158#

[2] https://setac.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/etc.4373

[3]https://www.stockholmresilience.org/planetary-boundaries



https://m.sciencenet.cn/blog-3528455-1389384.html

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1 郑永军

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